Учёные Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) разработали инновационный фазовращатель - ключевой компонент для фазированных антенных решёток (ФАР), которые используются в системах 5G/6G, беспилотниках и «умных» автомобилях. В отличие от зарубежных аналогов, российское устройство создано по стандартной технологии печатных плат с использованием недорогих кремниевых варикапов. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда и опубликована в журнале Progress In Electromagnetics Research C.

((иллюстрация - с сайта ТУСУР))

Новое устройство позволяет мгновенно менять направление радиолуча без механических приводов, работает в диапазоне 2,2–2,8 ГГц и сравнительно невелико по размеру (десятые доли от длины волны, то есть менее 2.5 см). Учёным удалось совместить малые вносимые потери и большой управляемый фазовый сдвиг (более 180°) при использовании стандартных компонентов.

Главное технологическое достижение - «умный» ответвитель сигнала (поперечно-направленный ответвитель с трансформацией импеданса), который позволил уменьшить размеры устройства и упростить его настройку. Многослойная структура фазовращателя обеспечивает встроенную гальваническую развязку цепи управления и СВЧ-канала без дополнительных элементов, а управление осуществляется всего по одной линии. Это существенно упрощает интеграцию устройства в антенные системы.

За рубежом для управления лучом в ФАР традиционно используют монолитные интегральные схемы СВЧ (MMIC) на основе арсенида галлия (GaAs) или нитрида галлия (GaN). Такие решения обеспечивают высокую точность (например, 6-битное управление с шагом 5,625°), дают возможность сдвига фазы вплоть до 360° и позволяют создавать антенны, работающие на частотах вплоть до десятков ГГц, но соответствующие решения требуют более сложного управления и стоят дороже. Наладить выпуск соответствующих отечественных MMIC и фазовращателей на их основе в России - не только дороже, но и технологически непросто.

Разработка ТУСУР – вариант прагматичного подхода к импортзамещению. Дискретное устройство на основе доступных компонентов и стандартной технологии печатных плат не столь универсально, но имеет свои плюсы, хотя и уступает зарубежным решениям на базе MMIC в точности и максимальном фазовом диапазоне. Применение дискретных фазовращателей в производстве отечественных ФАР обещает возможность создания решений, которые сейчас широко востребованы, например, в перспективных антенных устройствах БС сотовой связи и в других применениях. ||

--

✓ RUSmicro в Max 

--

теги: дискретная электроника радиоэлектроника телеком фазированные антенные решетки СВЧ-фазовращатели вести из лабораторий ТУСУР

--